Вдохновились эксперты самой природой: у цикад и гекконов, например, на коже есть наностолбики, которые убивают бактерии механическим способом. Но внедрить подобный метод борьбы с бактериями в жизнь было крайне сложно из-за высокой стоимости и трудоемкости производства.
Новое оружие в борьбе с инфекциями: наношипы разрывают бактерии на части
А что, если не травить бактерии химией, а уничтожать их физически? Международная группа ученых придумала специальные микрошипы, которые в буквальном смысле разрывают бактерии, не позволяя им создавать биопленки.
Freepik
Такие биопленки делают микроорганизмы невосприимчивыми к антибактериальным препаратам, не справляется с ними и иммунная системе, что оборачивается хроническими инфекциями.
Тогда ученые придумали альтернативу — наношипы на базе металлорганических каркасов (MOF). Для этого они сначала вырастили кристаллы МОF типа UiO-66 из циркония, а затем уже на них, как на фундаменте, появились кристаллы MIL-88B из железа. В целом образовались гибридные наночастицы с острыми иглами длиной около 300 нм.
Бактерия превращается в «воздушный шарик»
Они действуют, как мини-мины: их острые иглы торчат во все стороны, создавая плотное поле. Причем можно «выращивать» эти мины непосредственно на нужной поверхности или же обрабатывать поверхность уже готовым раствором. Исследования показали, что второй вариант более эффективен: за 24 часа погибает около 83% бактерий кишечной палочки.
Механизм действия доказывает электронная микроскопия: микроорганизмы погибают именно от физических повреждений, которые наносят иглы. Причем часть бактерий лопается, словно воздушный шарик, от соприкосновения с иглами, а другая часть умирает в результате процесса самоуничтожения, который запускается внутри клеток в ответ на повреждение.
При этом такие материалы совершенно безопасны для человека. Размер наношипов в сотни раз меньше наших тканей, поэтому они ощущаются не как нечто острое, способное нанести повреждение, а как что-то шероховатое. И самое главное – бактерии не могут выработать резистентность к механическим повреждениям.